KR102540610B1

KR102540610B1 - 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법 및 그에 따른 화학섬유 충전재

Info

Publication number: KR102540610B1
Application number: KR1020220103020A
Authority: KR
Inventors: 한준
Original assignee: 한준
Priority date: 2022-08-18
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2023-06-05

Abstract

본 발명은 화학섬유의 원사인 폴리에스테르 장섬유 원사(filament yarn)를 이용하여 여러 가닥의 원사를 집합시켜 가연성(twisting)을 부여한 후에 일정 간격으로 부분 접착하고 일정 간격으로 절단하여 천연소재인 구스 다운과 같은 형태의 화학섬유 충전재인 인조 다운을 형성함으로써 천연소재와 유사한 형태의 볼륨감과 보온력을 갖게 되기 때문에 천연소재 다운의 대체재로서의 의류, 침구류, 기타 충전소재로서 사용 가능한 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법 및 그에 따른 화학섬유 충전재에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법 및 그에 따른 화학섬유 충전재{Method for manufacturing chemical fiber filler using polyester filament yarn and chemical fiber filler according thereto}

본 발명은 화학섬유의 원사인 폴리에스테르 장섬유 원사(filament yarn)를 이용하여 여러 가닥의 원사를 집합 정렬시켜서 가연(twisting)한 후 일정 간격으로 부분 접착한 후에 일정 간격으로 절단하여 천연소재인 구스 다운과 같은 형태의 화학섬유 충전재인 인조 다운을 형성함으로써 천연소재와 유사한 형태와 볼륨감, 보온력을 갖게 되기 때문에 천연소재 다운의 대체재로서의 의류, 침구류, 기타 충전소재로서 사용 가능한 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법 및 그에 따른 화학섬유 충전재에 관한 것이다.

합성섬유는 석유 및 석탄 등을 원료로 하여 섬유를 형성하는 긴 분자를 화학적으로 합성한 섬유. 즉, 섬유소나 단백질과 같은 천연 물질로 만든 섬유와는 달리, 완전히 화학물질로 만든 인조섬유이다. 대표적인 종류로 나일론, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 등이 있다.

상기 합성섬유 중 폴리에스테르는 친환경 소재로서, 기계적 특성이 우수하고 간단한 합성공정, 우수한 탄성, 내마모성, 단열, 내열성 및 내화학성 등이 뛰어나 경량 및 높은 물리적 특성이 요구되는 각종 분야에서 활용이 가능하며, 세척의 용이성 및 빠른 건조로 인해 의류 제작 분야에서 널리 사용되고 있는 실정이다.

사회의 급속한 발전과 생활수준의 향상 및 레저 생활의 보편화 등으로 인하여 섬유에 대한 요구는 더 이상 내구성과 편안함과 같은 전통적인 사용 요건에 국한되지 않고 건강관리의 기능화에 많은 관심을 기울이고 있으며, 최근 의류 등의 섬유 분야에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 대표되는 기능성 폴리에스테르 섬유의 역할이 커지고 있다. 구체적으로 폴리에스테르 수지를 접착성분으로 하여 의류 접착코어나 자동차 내장 충전재 등에 사용 가능한 열 접착성 섬유에 대한 수요도 증가되고 있다.

상기 폴리에스테르 섬유로서 폴리에스테르 스테이플 파이버(staple fiber)는, 연속적인 긴 섬유에 의하여 방적하기 위해서는 적당한 길이로 절단한 짧은 섬유를 말하며, 일반적으로 화학섬유는 절단하지 않는 한 긴 섬유로 방사되는데 이것을 장섬유 또는 필라멘트(Filament)라 하며(천연섬유에서는 생사만이 필라멘트이다.), 장섬유인 합섬섬유 필라멘트를 일정 간격으로 짧게 절단하여 자른 형태로서 스테이플 파이버가 제작된다. 절단하는 길이는 방적의 목적에 따라 다르지만, 보통 1∼8.80cm 정도로 절단되며, 패딩 의류에 넣는 솜으로 활용되기도 한다.

한편, 저융점 섬유(LM fiber) 내지 저 융점 폴리에스테르 섬유는, 내약품성이 있으며 신장 굴곡에 대하여는 탄성을 지니는 장점을 지닌 통상의 폴리에스테르 섬유( 250 내지 255 ℃ 범위의 융점을 지녀 내열성이 우수함)와는 달리, 폴리에스테르(Polyester)계 수지를 저 융점화하여 110 내지 210 ℃ 범위의 융점을 가지도록 제작되는 섬유로, 저융점 폴리에스테르 바인더(binder) 섬유나 접착제로서 사용되는 섬유를 말하며, 이와 같은 용도에는, 축합 중합에 의하여 제조되는 폴리에스테르(Polyester)가 사용되고 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 스테이플 파이버가 의류용 충전재로 활용되는 경우에는 양모 혼방사로 제직되어 양복, 스포츠자켓 등에 활용되고, 면 혼방사로 제직되어 셔츠나 정장 등에 활용되며, 넥타이나 경편물 등에도 활용되며, 그밖에 인테리어용으로는 커텐, 침대용 시트 및 베게나 이불용 솜 등에 활용되고 있다.

구체적으로는 양모 또는 구스 다운 등 단독으로 충전재로 사용할 경우와 양모 섬유와 합성섬유를 혼합하여 사용하는 경우로 구분되며, 양모 섬유만을 볼 형태로 가공할 경우, 양모 섬유 간에 과도한 엉킴 현상이 발생하고 이에 따라 특히 세탁 시 마다 두드림 등으로 균일하게 되어야 볼륨감을 유지할 수 있게 되어, 특정 볼륨감을 주기 위하여 많은 양의 양모 섬유를 사용할 수밖에 없는 단점이 있어 널리 상용화되고 있지는 못한 실정이다.

한편, 천연소재인 구스다운 충전재는 냄새, 제품 생산 시에 세척에 따른 수질 오염, 장시간 사용 시 유분의 이탈로 부서진 가루로 인한 호흡기 장애 유발, 충전재 사용 시 삼출 또는 부서짐으로 인한 충전재 량의 감소, 원하는 색상의 제품 생산이 불가능하며, 합성섬유 충전 소재인 일반적인 폴리에스테르 패딩 솜의 경우 충전재로서 의류 및 침구에 디자인의 한계가 있으며, 패딩 솜의 생산과정에서 사용되는 수용성 아크릴 수지에 열처리 과정에서 포르말린 성분이 형성되는 등 착용함에 있어서 불안감이 유발될 수 있다.

따라서, 겨울용 보온 의류 소재(패딩, 점퍼 등)로서 비교적 저가이면서 양모 또는 구스 다운에 비하여 볼륨감과 반발력이 뛰어난 화학섬유소재로서 폴리에스테르 장섬유 원사에 의하여 형성되는 화학섬유 충전재에 대한 개발이 필요한 실정이다.

등록특허공보 10-1590231호(2016. 02. 01) 등록특허공보 10-1525731호(2015. 06. 03)

본 발명은 화학섬유의 원사인 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용하여 여러 가닥의 원사를 집합 정렬시켜서 가연성(twisting)을 부여한 후 일정 간격으로 부분 접착한 후에 일정 간격으로 절단하여 천연소재인 구스 다운과 같은 형태의 화학섬유 충전재인 인조 다운을 형성함으로써 천연소재의 다운(down)과 유사한 형태와 볼륨감, 보온력을 갖게 되기 때문에 천연소재 다운의 대체재로서의 의류, 침구류, 기타 충전소재로서 사용 가능한 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법 및 그에 따른 화학섬유 충전재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법은, 폴리에스테르 장섬유 원사 가닥을 여러 가닥의 집합체로 형성하기 위하여 장섬유 원사를 롤러에 투입하는 원사투입공정(S100)과, 상기 단계(S100)의 롤러에 복수 개의 원사가 투입되는 원사투입공정을 진행한 후에, 원사가 다발로 묶여 집합체로 형성되도록 정렬하는 정렬공정(S200)과, 상기 (S200) 단계의 원사가 다발로 묶여 집합체로 형성되어 정렬되는 정렬공정을 진행한 후에 가연기를 이용하여 원사의 집합체에 부풀림을 주기 위하여 임시 꼬임을 진행하는 가연공정(S300)과,

상기 (S300)단계인 가연기에 의하여 가연공정을 수행한 후에, 원사의 긴 집합체를 일정 간격으로 접착하는 접착공정(S400)과, 상기 (S400)단계인 접착공정을 수행한 후에, 원사의 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 일정간격으로 절단하는 절단공정(S500) 및 상기 (S500)단계인 롤러커터기에 의하여 일정간격의 길이로 충전재를 형성하는 절단공정을 진행한 후에, 섬유유연제 처리와 열풍 건조기에 의한 건조공정을 진행하는 후처리공정(S600)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S100)단계는, 0.7 ~ 7 데니어(denier)의 굵기를 갖는 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우 화이버를 롤러에 투입 통과시켜서 복수 가닥의 집합체를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S200)단계는, 상기 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우 화이버 중에서 100 ~ 200 가닥으로 묶여 집합체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S400)단계인 접착공정은, 화학섬유를 천연소재와 유사한 다운을 형성하기 위하여 0.7mm ~ 25mm의 일정 간격으로 7kHz~400kHz의 고주파 가열기에 의하여 열을 가하여 접착하거나 또는 실리콘 본드를 사용하여 접착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S500)단계인 절단공정은, 롤러커터기를 이용하여 원사의 접착부위인 핵을 중심으로 0.7mm ~ 25mm 간격으로 절단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S600)단계인 후처리공정은, 섬유 유연제를 도포한 후에 열풍 건조기를 이용하여 120 ~ 180°C의 열풍으로 건조하여 천연소재의 다운과 유사한 촉감을 구사할 수 있도록 접착 중심부인 핵을 중심으로 방사상으로 부풀려지는 복수의 다운에 의하여 원사 집합체의 가닥 가닥에 반발력이 극대화된 충전재가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 충전재는, 원사의 긴 집합체에서 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 일정간격으로 절단되어 형성되며, 중심부 접착부위인 핵과 상기 중심부 핵을 중심으로 방사상으로 부풀려지는 솜털로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 화학섬유 충전재인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재는 비용이 저렴하며, 장시간 사용 시에도 유분의 이탈됨이 없으며, 반발력이 뛰어나서 볼륨감을 그대로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 천연소재에 비하여 세탁이 용이하며, 동물 보호, 환경오염, 수질오염을 방지할 수 있으며, 천연소재와는 달리 재활용이 가능하여 원료 또한 폴리에스테르 재활용 제품의 사용이 가능하여 생활 필수품인 의류, 침구류, 등의 충전재를 대체할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 천연소재 다운 충전재의 경우 냄새 및 바이러스 감염의 우려와 제품생산 시에 세척에 따른 수질 오염, 장시간 사용 시 유분의 이탈로 부서진 가루로 인한 호흡기 장애 유발, 충전재 사용 시 삼출 또는 부서짐으로 인한 충전재량의 감소, 원하는 색상의 제품 생산 불가능하며, 화학섬유 충전소재로서 단섬유인 폴리에스테르 스테이플 패딩 솜의 경우는 충전재로서 의류 및 침구에 디자인의 한계가 있으며, 스테이플 패딩 솜 제조과정에서 사용되는 수용성 아크릴 수지에 열처리 과정에서 포르말린 성분이 형성되는 불안감이 있으나, 본 발명에 따른 폴리에스테르 원사인 장섬유를 이용한 화학섬유 충전재는 장기간 이용 시에 부패됨이 없어서 불쾌한 냄새가 발생할 염려가 없음은 물론이거니와, 화학섬유 충전재인 스테이플 패딩 솜에 비하여 의류나 침구류에서 디자인의 다양성을 발휘할 수 있으며, 열처리 및 후처리 가공 시에 화학성분을 사용하지 않기 때문에 인체에 무해하기 때문에 아토피 등 피부질환을 일으킬 염려가 없으며, 향균기능 강화 및 조절이 용이하며 장기간 사용 시에 천연다운 보다 높은 열 보존율을 발휘하는 등 다양한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에서 각 과정을 설명하기 위한 실제 모형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에서 따라 제조되는 충전재와 충전재로 사용되는 적용상태의 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며 아울러 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 충전재의 제조방법에 관한 발명으로서, 천연소재의 솜(down)과 매우 흡사한 충전재로서 의류용, 침구류, 기타 충전소재에 활용이 가능한 발명이다.

상기 폴리에스테르 섬유는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate)에 의하여 제조되며, 2가 알코올(HOROH)과 테레프탈산(ρ-HOOCC 6H 4COOH)의 에스테르를 적어도 85% 함유하는 합성 고분자로부터 형성되는 섬유이다.

보다 상세하게는, 폴리에스터 주원료는 나프타의 촉매재 형성에 의해 얻어지는 파라-크실렌(ｐ-xylene)의 산화에 의해 얻어지는 테레프탈산(terephthalic acid, TPA)과, 에틸렌(CH₂=CH₂)→에틸렌옥시드(EO)→에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG) 및 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate,DMT) 등이 있으며, 폴리에스테르 섬유는 상기와 같이 다양한 디올과 방향족 디카르 복실산 또는 그 에스테르의 다양한 축합 중합에 의해 합성되어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 고분자가 형성되며 열용융 공정 후에 가는 노즐에서 밀어내어 공기 중에서 냉각하는 등 섬유화 공정에 의하여 폴리에스테르 섬유가 형성된다.

즉, 상기 폴리에스테르의 섬유화 공정은, (방사공정)→(연신공정)→(열고정공정)에 의하여 섬유화가 가능하다.

상기 폴리에스테르의 섬유화 공정 중 첫 번째 공정인 방사공정은, 열가소성 고분자인 폴리에스터 중합물을 융점 이상의 온도에서 방사구금을 통하여 압출하여 냉각 고화시킨 후에 권취하는 용융 방사공정을 실시하며, 용융 방사된 미연신사에 배향화 및 결정화에 의한 강도를 섬유구조에 부여하기 위하여 두 번째 공정인 연신공정이 진행되어 연신사가 형성된다.

상기 폴리에스테르의 섬유화 공정 중 두 번째 공정인 연신공정은, 연신→추가연신→이완공정→권축(crimping)→토우(tow)가 형성되어 짧은 길이(약 51mm)로 절단하는 스프 연신방식(staple-fiber drawing)에 의하여 스테이플 파이버가 형성된다.

상기 폴리에스테르의 섬유화 공정 중 세 번째 공정인 열고정 공정은, 결정화 공정에서 원사를 160∼180℃ 열로 열고정화에 의한 결정화도가 증가하여 안정된 구조를 형성하여 수축변형이 발생하지 않도록 한다.

이상과 같이 열과 압력이 가해지는 중합반응을 통해 겔(Gel) 형태의 폴리머(Polymer)로부터 실을 뽑아내는 방사과정과 다양한 물성을 부여하는 연신과정이 진행된다.

한편, 무명이나 양털처럼 짧은 실(fiber)이 얽혀있는 형태로 20 ~ 100mm 길이의 짧게 자른 솜 형태의 단섬유(Staple, 스테이플)가 형성되고, 실크와 같이 수 m의 연속된 길이를 갖는 실의 형태로 장섬유(Filament, 필라멘트)가 형성된다.

상기 폴리에스테르 스테이플 단섬유는, 화학 충전소재인 폴리에스테르 스테이플 패딩 솜과 같은 충전재로서 의류 및 침구에 활용되고는 있으나, 디자인의 한계가 있으며, 패딩 솜의 제조과정에서 사용되는 수용성 아크릴 수지에 열처리 과정에서 포르말린 성분이 포함되어 형성되어 있다.

상기 장섬유 형태의 폴리에스테르 필라멘트는 주로 의류용, 인테리어용으로 사용되며, 이와 같은 장섬유는 합성섬유의 장점을 살리면서 실크(Silk), 울(Wool), 리넨(Linen) 등의 천연섬유가 갖고 있는 감성을 부여하여 정장이나 캐주얼 의류, 속옷(이너웨어) 등 다양한 어패럴 소재로 활용된다.또한 폴리에스테르 장섬유는 흡한 속건, 항균 방취, 자외선 차단, 초경량 등 다양한 기능이 부여되는 아웃도어, 스포츠 의류 등 기능성 의류에 사용되는 최적의 소재이며, 이외에도 커튼, 카페트, 가구류, 침구류 등 다양한 인테리어용, 생활용 소재로도 사용되고 있는 실정이다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 대한 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법은 다음과 같다.

본 발명에 따른 화학섬유 충전재 제조방법은 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용하며, 다음과 같은 일련의 제조공정에 의하여 화학섬유 충전재를 형성할 수 있다.

(제 1 단계) 원사투입공정(Fiber insert process) : 폴리에스테르 장섬유 원사 가닥을 여러 가닥의 집합체로 형성하기 위하여 장섬유 원사를 롤러(Roller)에 투입하는 원사투입공정(S100단계)을 진행한다.

상기 (S100)단계인 원사투입공정은, 0.7 ~ 7 데니어(denier)의 굵기를 갖는 연속되는 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우(tow) 화이버(fiber)를 롤러에 투입 통과시켜서 복수 가닥의 집합체를 형성하는 원사투입공정(S110단계)을 진행한다.

(제 2 단계) 정렬공정(Alignment process) : 상기 (S100)단계의 롤러에 복수 개의 원사가 투입되는 원사투입공정을 진행한 후에, 원사를 다발(bundle)로 묶여 집합체가 형성되도록 정렬하는 정렬공정(S200단계)을 진행한다.

상기 (S200)단계인 정렬공정은, 수천 가닥의 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우(tow) 화이버(fiber) 중에서 100~200 가닥의 원사를 다발(bundle)로 묶여 집합체로 형성되어 정렬하는 정렬공정(S200단계)을 진행한다.

(제 3 단계) 가연공정(Twisting Process) : 상기 (S200)단계의 100~200 가닥의 원사가 다발(bundle)로 묶여 집합체로 형성되어 정렬되는 정렬공정을 진행한 후에, 가연기로서 트위스트 머신(Twister)을 이용하여 원사의 집합체에 임시 꼬임성(twist)을 부여하여 가공사 형태로 형성하여 접착과 절단이 용이하도록 하는 동시에 절단 이후 원사 집합체에 부풀림(bulky)성을 부여하기 위하여 진행하는 가연공정(S300단계)을 진행한다.

(제 4 단계) 접착공정(Adhesion process) : 상기 (S300)단계인 가연기((Twister)에 의하여 가연공정을 수행한 후에, 원사의 긴 집합체를 일정 간격으로 접착하는 접착공정(S400단계)을 진행한다.

본 발명에 따르면, 상기 (S400)단계인 접착공정은, 화학섬유를 천연소재와 유사한 다운(down)과 핵(Core)을 형성하기 위하여 수행되는 공정으로써 0.7mm ~ 25mm의 일정 간격으로 7kHz~400kHz의 고주파 가열기에 의하여 열을 가하여 접착하거나 또는 실리콘본드를 사용하여 접착하는 접착공정(S410단계)을 진행할 수 있다.

(제 5 단계) 절단공정(Cutting process) : 상기 (S400)단계인 고주파 가열기 또는 실리콘본드에 의한 접착공정을 수행한 후에, 원사의 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 일정간격으로 절단하는 절단공정(S500단계)을 진행한다.

상기 (S400)단계인 절단공정은, 롤러커터기(roller cutter)를 이용하여 원사의 접착부위를 중심으로 0.7mm ~ 25mm 간격으로 절단하여 충전재의 사이즈가 결정되는 절단공정을 진행한다.

(제 6 단계) 후처리공정(Post-treatment process) : 상기 (S500)단계인 롤러커터기에 의하여 일정간격의 길이로 충전재를 형성하는 절단공정을 진행한 후에, 섬유유연제(제미니형 계면 활성제) 처리와 열풍 건조기(heat dryer)에 의한 건조공정을 진행하는 후처리공정(S600)을 진행한다.

상기 (S600)단계인 후처리공정은, 섬유 유연제의 성분인 제미니형 계면 활성제를 도포 후에 열풍 건조기를 이용하여 120 ~ 180°C의 열풍으로 건조하여 천연소재의 다운과 유사한 촉감을 구사하고 정전기를 최소화하여 상기 단계 (S300)에서의 임시 꼬임성을 부여하는 가연공정과 접착 및 절단공정을 통해 접착 중심부인 핵을 중심으로 방사상으로 부풀려지는 다운에 의하여 원사 집합체의 가닥 가닥에 반발력이 극대화된 충전재가 형성되어 의류 및 침구류의 충전재로 사용 시에 볼륨감을 극대화시키는 후처리공정(S610)을 진행할 수 잇다.

본 발명에 따르면, 상기 (S100)단계 내지 상기 (S610)단계로 이루어지는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 따라 다양한 실시예의 형태로 화학섬유 충전재가 제조되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기와 같은 일련의 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조 공정에 의하여 보온성을 유지할 수 있는 의류(패딩 점퍼) 및 침구류 등 겉감 내부에 충전되는 화학섬유 충전재로 형성되어 활용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 스테이플 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에서 각 과정을 설명하기 위한 실제로 나타날 수 있는 모형을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 정렬공정(S200)에 의하여 100~200 가닥의 원사가 다발(bundle)로 묶여 정렬 형성되는 집합체는 가연공정(S300)에 의하여 부풀림성(bulky)을 부여하기 위하여 임시 꼬임(twist) 공정을 수행하고, 접착공정(S400단계)에 의하여 원사의 긴 집합체를 일정 간격으로 접착하고, 절단공정(S500단계)에 의하여 접착된 부위를 중심으로 일정간격인 0.7mm ~ 25mm로 절단한 후, 후처리공정(S600)에 의하여 섬유유연제 처리와 열풍 건조공정을 진행하여 본 발명에 따른 화학섬유 충전재를 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 폴리에스테르 스테이플 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에서 따라 제조되는 충전재가 사용되는 적용상태의 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3-(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도 1에 도시된 폴리에스테르 스테이플 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 충전재(100)는, 원사의 긴 집합체에서 접착부위인 중심부인 핵을 기준으로 일정간격으로 절단되어 형성되며, 중심부 접착부위인 핵(110)과 상기 중심부 핵(110)을 중심으로 방사상으로 부풀려진 솜털(120)로 형성된다.

도 3-(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 스테이플 원사를 이용한 화학섬유 충전재의 제조방법에 의하여 제조되는 충전재(100)는, 천연소재의 다운과 같이 흡사한 형태로 제조되어 보온용 의류 패딩이나 침구류의 이불 및 베개 등의 겉감(200) 내부에서 충전되어 활용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재는 인조 다운으로서, 비용이 저렴하며, 반발력이 뛰어나서 볼륨감을 그대로 유지할 수 있으며, 일반적인 천연소재에 비하여 세탁이 용이하고 천연소재와는 달리 재활용도 가능하여 생활필수품인 의류, 침구류 등의 충전재를 대체할 수 있는 효과가 있다.

한편, 천연소재 다운 충전재의 경우는 단점인 냄새 및 제품생산 시에 세척에 따른 수질 오염, 장시간 사용 시 유분의 이탈로 부서진 가루로 인한 호흡기 장애 유발은 물론 충전재 사용 시 삼출 또는 부서짐으로 인한 충전재량이 감소하며, 화학 충전소재인 폴리에스테르 스테이플 패딩 솜의 경우 충전재로서 의류 및 침구에 디자인의 한계는 물론 패딩 솜 제조과정에서 사용되는 수용성 아크릴 수지에 열처리 과정에서 포르말린 성분이 형성되는 불안감이 있으나, 본 발명에 따른 폴리에스테르 원사인 장섬유를 이용한 화학섬유 충전재는 장기간 이용 시에 부패됨이 없어서 불쾌한 냄새가 발생할 염려가 없음은 물론 화학 충전재 스테이플 패딩 솜에 비하여 의류나 침구류에서 디자인의 다양성을 발휘할 수 있으며, 열처리 후처리 가공 시에 화학성분을 사용하지 않기 때문에 인체에 유해하지 않으므로 아토피 등 피부질환을 일으킬 염려가 없는 다양한 효과가 있다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재는 인조 다운으로서, 패딩(padding) 자켓, 다운 자켓 등의 의류 및 이불 베게 쿠션 방석 등의 토탈 침구류 등 다방면에서 활용이 가능한 효과가 있다.

100 : 충전재
110 : 핵
120 : 다운
200 : 겉감

Claims

폴리에스테르 장섬유 원사 가닥을 여러 가닥의 집합체로 형성하기 위하여 장섬유 원사를 롤러에 투입하는 원사투입공정(S100);
상기 단계(S100)의 롤러에 복수 개의 원사가 투입되는 원사투입공정을 진행한 후에, 원사가 다발로 묶여 집합체로 형성되도록 정렬하는 정렬공정(S200);
상기 (S200) 단계의 원사가 다발로 묶여 집합체로 형성되어 정렬되는 정렬공정을 진행한 후에, 가연기를 이용하여 원사의 집합체에 부풀림을 주기 위하여 임시 꼬임을 진행하는 가연공정(S300);
상기 (S300)단계인 가연기에 의하여 가연공정을 수행한 후에, 원사의 긴 집합체를 일정 간격으로 접착하는 접착공정(S400);
상기 (S400)단계인 접착공정을 수행한 후에, 원사의 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 일정간격으로 절단하는 절단공정(S500); 및
상기 (S500)단계인 롤러커터기에 의하여 일정간격의 길이로 충전재를 형성하는 절단공정을 진행한 후에, 제미니형 계면 활성제를 도포하는 섬유 유연제 처리공정과, 열풍 건조기를 이용하여 120 ~ 180°C의 열풍으로 건조하는 건조공정에 의하여 천연소재의 다운과 유사한 촉감을 구사하고 정전기를 최소화하여 상기 단계 (S300)에서의 임시 꼬임을 부여하는 가연공정과 접착 및 절단공정을 통해 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 방사상으로 부풀려지는 다운에 의하여 원사 집합체의 가닥 가닥에 반발력이 극대화된 충전재가 형성되도록 진행하는 후처리공정(S600); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (S100)단계는,
0.7 ~ 7 데니어의 굵기를 갖는 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우 화이버를 롤러에 투입 통과시켜서 복수 가닥의 집합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
청구항 2에 있어서, 상기 (S200)단계는,
상기 폴리에스터 장섬유의 굵은 다발인 토우 화이버 중에서 100 ~ 200 가닥으로 묶여 집합체로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (S400)단계인 접착공정은,
화학섬유를 천연소재와 유사한 다운을 형성하기 위하여 0.7mm ~ 25mm의 일정 간격으로 7kHz~400kHz의 고주파 가열기에 의하여 열을 가하여 접착하거나 또는 실리콘 본드를 사용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (S500)단계인 절단공정은,
롤러커터기를 이용하여 원사의 접착부위인 핵을 중심으로 0.7mm ~ 25mm 간격으로 절단하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 충전재는,
원사의 긴 집합체에서 접착부위인 중심부 핵을 기준으로 일정간격으로 절단되어 형성되며, 중심부 접착부위인 핵과 상기 중심부 핵을 중심으로 방사상으로 부풀려진 솜털로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 화학섬유 충전재.
청구항 4에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 화학섬유 충전재.
청구항 5에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 화학섬유 충전재.
청구항 7에 따른 폴리에스테르 장섬유 원사를 이용한 화학섬유 충전재 제조방법에 의하여 제조되는 화학섬유 충전재.